1.3.2 Shear Zones

Shear Zones er de mest betydningsfulde strukturelle træk og repræsenterer deformationsmarkører i orogene bælter. De er steder med foretrukken akkommodation af deformation og den relative bevægelse mellem skorpeblokkene i både panerozoiske og proterozoiske orogener. Størstedelen af den offentliggjorte litteratur om forskydningszoner omhandler metoder og fortolkninger, der hovedsagelig er afledt af eksempler fra felter af lav kvalitet. På den anden side er højkvalitetsbjergarter traditionelt blevet undersøgt indgående med hensyn til metamorfisk petrologi og geokemi, men sjældnere ud fra et strukturelt synspunkt. Hovedårsagen hertil er, at det er vanskeligt at fortolke de komplekse strukturgeometrier i miljøer med højere kvalitet. Mange forskere har forsøgt deres analyse ved simpel ekstrapolation af undersøgelser i lavkvalitetsbjergarter til højkvalitetsbjergarter, men dette kan resultere i fejlagtige fortolkninger.

Shearzoner er pr. simpel definition meget stærkere deformeret end de omgivende bjergarter. En forskydningszone er en plan zone med koncentreret deformation, som i sig selv eller i forbindelse med andre zoner er med til at rumme eller helt rumme en pålagt regional eller lokal belastningshastighed, der overstiger styrken af den omgivende bjergart. Hvis deformationsformen overvejende er ved kompression eller udvidelse, betegnes den som ren shear (også koaksial deformation), og hvis deformationen sker ved tangentielle (vægparallelle) forskydninger, kaldes den simpel shear (også ikke-koaksial deformation). Hvis deformationen i en forskydningszone består af begge dele, er der tale om generel forskydning. Transpression og transtensionsdeformationer er resultatet af en sådan komponent af ren shear sammen med simpel shear i en deformationszone. Traditionelt blev begrebet forskydningszone kun anvendt til at betegne duktile forskydningszoner for at skelne dem fra rene forkastninger. Udtrykket shearzone, som det anvendes af Ramsay (1980), omfatter imidlertid både clean-cut faults og duktile shearzoner.

Shearzonerne definerer hovedgrænserne for dybt eroderede orogene bælter samt zoner med mere intens deformation inden for dem. Forskydningen langs forskydningszonerne kan være af dip-, skrå- eller strike-slip-typen. Karakteren af disse afgrænsende forskydningszoner er nyttig til at begrænse den kinematiske udvikling af meget komplekse orogene bælter. Disse data vil blive udgangspunktet for modellering af de tektoniske processer, der har dannet de panerozoiske og proterozoiske orogene bælter. Karakteren, geometrien og andre kinematiske analyser af forskydningszoner begrænser uafhængigt af hinanden det indbyrdes forhold mellem orogene segmenter. Dette ville i høj grad forbedre vores forståelse af de proterozoiske orogene processer, når det kombineres med de tilgængelige geokronologiske data. Det er sandsynligt, at store horisontale forskydninger har domineret udviklingen af de proterozoiske orogene bælter. Disse forskydninger forekommer normalt langs større forskydningszoner, der forbinder deformationen på mellemste og nederste skorpeniveau med deformationen i højtliggende forlandshubbælter (Daly, 1988). Erosionsniveauet i de fleste proterozoiske orogene bælter resulterer i en omfattende eksponering af skårne gnejser og et almindeligt fravær af forlandshubbælter.

Skæringszoner er meget betydningsfulde på flere måder: (1) de er de primære mål for mineraludvinding, da mineraliseringer almindeligvis er forbundet med specifikke geometriske træk såsom bøjninger og krydsninger; (2) de er steder med meget store belastninger og tilbyder nogle af de stærkeste værktøjer til at opklare de komplekse deformationstræk i jordskorpen; (3) forskydningszoner er også steder for magmatiske intrusioner som alkaliske bjergarter, granitplutoner og anorthositter; (4) de er de eneste permeable veje for den store kontinentale skorpe, og de fungerer som effektive væskekanaler under aktiv deformation; (5) de bliver ofte potentielle farlige steder på grund af den forhøjede koncentration af radongas i jordbunden, som undertiden er relateret til urankoncentrationen. En mulig korrelation mellem forskydningszonen og U-Th-indholdet tyder på en progressiv stigning i U-berigelsen med deformationen og bælterne af omfattende mylonitisering, gentagen reaktivering og kemisk overførsel.

I henhold til Ramsay (1980) kan forskydningszoner klassificeres i tre typer: (1) sprøde forskydningszoner, hvor tangentiel (vægparallel) forskydning finder sted langs sprøde brud, og væggene forbliver ubelastede, (2) sprøde-ductile forskydningszoner, hvor tangentiel bevægelse langs zonen er forbundet med både duktile deformationer og sprøde brud, og (3) duktile forskydningszoner, hvor den tangentielle bevægelse alene er forbundet med duktile deformationer. Sprøde forskydningszoner eller brudzoner er en særlig variant af forskydningszoner, hvor der er en klar diskontinuitet mellem zonens sider, og hvor sidevæggene er næsten ubelastede eller højst brecciated. Sådanne forkastningszoner tilskrives generelt sprødt svigt, der styres af bjergartens begrænsende elastiske egenskaber under orogene spændinger. De er fremherskende i de øvre og midterste skorpeniveauer i modsætning til de højkvalitative duktile forskydningszoner i de dybe skorpeniveauer. En smal sprød forskydningszone bestående af diskrete streg-slip-forkastninger kan blive bredere i den dybere skorpe og antage form af en bred duktil forskydningszone i den nedre skorpe og den øvre kappe i dybden af den nedre skorpe og den øvre kappe. Undersøgelsen af udviklingen af forkastningsmønstre i sprøde forskydningszoner er en hjælp til den korrekte kinematiske analyse af multipel deformerede forskydningszoner. Sprøde forskydningszoner er hovedsageligt karakteriseret ved forekomsten af kataklasitter og gouges. En kataklasit mangler foliation og består af kantede klumper i en finkornet matrix, der består af nyudviklede mineraler, hovedsagelig hvid glimmer, klorit og/eller kalcit. En lignende klassifikation som den, der anvendes for mylonitter, anvendes på kataklasitter. Denne kan også blive til mylonit efter den indledende kataklasit. Gugges er usammenhængende forkastningsbjergarter, som er resultatet af lavvandede niveaubevægelser i en zone, der ofte har en svag foliation. De har tendens til at være begrænset til smalle zoner ofte inden for bredere mylonitiske eller kataklastiske zoner.

De sprøde-ductile forskydningszoner er normalt forbundet med en vis duktil deformation i væggene, som viser permanent belastning i en afstand på op til 10 m på hver side af brudplanet. Der er en mulighed for, at den duktile del af deformationshistorien er dannet på et andet tidspunkt end det tidspunkt, hvor bruddet er afbrudt. En anden type sprød-ductil forskydningszone er udvidelsessvigt. Deformationszonen viser en en-echelon række af udvidelsesåbninger, som generelt er fyldt med fibrøst krystallinsk materiale. Åbningerne danner normalt en vinkel på 45 grader eller mere med forskydningszonen og undertiden i en sigmoidform.

Den duktile deformation dominerer og rummes hovedsageligt i form af duktile forskydningszoner i den nedre skorpe og den øvre kappe, som danner basis for lithosfæren med metamorfe forhold af højere grad. Duktile forskydningszoner er almindeligt beskrevet fra store områder af de højkvalitets terraner, der er forbundet med proterozoiske orogener over hele kloden. Disse zoner er vigtige i tektoniske rekonstruktioner som en kilde til information om de relative bevægelser af store skorpeblokke eller -plader i den geologiske fortid. Terraner af høj kvalitet, der er dannet ved højt tryk (8-10 kbar) og høje temperaturer (700-1000 °C), som findes i de dybere orogener i jordskorpen. De duktile forskydningszoner, der er dannet under højkvalitetsforhold, forbliver aktive kontinuerligt eller med mellemrum under flere episoder af tektonisk aktivitet. Som følge heraf kan der også identificeres en overlejring af yngre sprød-ductile og sprøde deformationer i en tidligere zone med duktilt miljø. En omhyggelig analyse er nødvendig for at skelne de polyfasede deformationer og deres respektive stoffer for at udlede deres tilsvarende deformationsfaser.

Duktile forskydningszoner er typisk karakteriseret ved udviklingen af mylonitiske stoffer. For eksempel i granitisk materiale er stofferne veldefinerede i form af tætliggende foliering af skiftevis lag af rekrystalliserede kvartskorn, mælkebånd af finkornede, rekrystalliserede feltspatkorn og fine pladeformede biotitter. Foliationsfladerne indeholder en meget stærk lineation (strækningsliniering) defineret af forlængelsen (og/eller boudinering) af mineraler som hornblende, micas, kvarts, feldspat osv. samt mineralaggregater. S-C mylonitter er meget almindelige, hvilket indikerer en ikke-koaksial deformationshistorie. Størrelsen af deformationen er meget variabel, hvilket resulterer i forekomsten af mylonitiske serier (proto- til ultramylonit). Retrogression, reduktion af kornstørrelsen, udvikling af ny kornvækst, især biotit, kyanit, staurolit og muscovit er typiske.